2020-2021学年四、裂变和聚变学案及答案

这是一份2020-2021学年四、裂变和聚变学案及答案，共5页。学案主要包含了核裂变，链式反响，轻核的聚变，中国核能开展等内容，欢迎下载使用。

〔一〕知识与技能
1．掌握铀核裂变的核反响方程，会根据其质量亏损计算释放的核能
2．知道链式反响的根本原理
3．了解聚变的特点及条件
4．了解我国核能事业的开展
〔二〕过程与方法
通过让学生自己阅读课本，上网查找资料，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力
〔三〕情感、态度与价值观
1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。
2．了解我国核能事业的开展，激发同学们的爱国热情
3．认识核能的和平利用能为人类造福，但假设用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。
★教学重点
1．铀核裂变的条件和能量以及链式反响的根本原理。
2．发生聚变的条件及聚变反响的特点。
★教学方法
课件展示、教师启发引导，学生讨论交流
★教学用具：
多媒体课件
★课时安排
1 课时
★教学过程
〔一〕复习旧知
1.什么是比结合能？比结合能与原子核质量数有怎样关系？
2.什么是爱因斯坦质能方程和质量亏损？
〔二〕引入新课
中等质量的原子核的比结合能最大,我们想象一下，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，如果核子发生质量亏损，就能释放结合能，这些能量如果可以供人使用，那该多好
学生阅读课本“重核的裂变〞，根据导学案，答复下面两个问题：
〔三〕新课讲授
一、核裂变
1．定义：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反响．
2．铀核的裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，铀核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的反响是：
二、链式反响
一个铀核裂变就能放出这么大的能量，如果有很多核裂变就能获得更大的能量，那么怎么才能使更多的核发生裂变呢？
1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，这样不断继续下去，中子会不断增加，裂变反响就会不断加强，形成了裂变的链式反响．
请同学们看一下课本模拟的链式反响过程：
链式反响：由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代继续下去的过程
有的同学会有疑问“怎么能打的那么准啊？〞
我们都知道原子是由原子核和核外电子组成的，原子内部空隙很大，原子核的体积很小，如果铀块的体积不够大，中子很有可能撞不到铀核，链式反响就不能继续下去。如果铀块的体积足够大，那么中子撞击铀核的概率就会提高，我们把能够发生链式反响的铀块的最小体积叫做临界体积，对应的最小质量叫做临界质量。
2．临界体积和临界质量
裂变物质能够发生链式反响的最小体积及其相应的质量
3. 发生链式反响的条件
铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于临界体积。
例1〔多项选择〕关于铀核裂变，以下说法正确的选项是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反响容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反响无影响
原子弹就是根据重核裂变的链式反响原理制成的。
第一颗原子弹
美国二战期间在日本广岛、长崎投射两颗原子弹，造成巨大损失
了解完裂变，现在我们来学习一下聚变
是否任意核聚变在一起都释放出能量？为什么？学生讨论答复
不是任意核聚变在一起都能释放能量。由爱因斯坦质能方程可知，只有在反响中出现质量亏损，即生成物的总质量小于反响物的总质量时，才能放出能量。
三、轻核的聚变：阅读教材完成以下问题：
1.什么叫轻核的聚变？
某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反响叫做轻核聚变。
2.轻核聚变的产生条件
使原子核间的距离到达10-15m
3.实现的方法
需要克服库仑斥力，可以把原子核加热到很高的温度 几百万开尔文108～109K 聚变反响又叫热核反响
4.聚变与裂变相比有哪些优点？聚变难点是什么？
轻核聚变产能效率高；地球上聚变燃料的储量丰富，裂变的原料比拟稀缺；轻核聚变更为平安清洁
难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度
例题2：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反响方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：mα=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反响所释放出来的能量。
四、中国核能开展：上网查找资料完成以下问题：
1.目前全世界拥有核武器的都有哪些国家？
有核国家为：美国、俄罗斯、英国、法国、中国
2.我国第一颗原子弹爆炸成功
观看视频
3.我国第一颗氢弹爆炸成功
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了七年。
4.我国核电站的开展
核电站的选址都是有严格要求的，通常有以下几点：
地质要求：核电站地理环境要求抗震的级别很高，因为一旦发生地震势必会造成核泄漏，后果非常严重。
要有冷源：核燃料在裂变时会产生巨大的热量，需要用水作为载体进行散热，以便冷却设备。
位置要求：要远离人群密集的地方，尽量减少对人和生态的伤害。
排水要求：核电站会排放废水，靠近海边利于用海水进行稀释。
〔四〕课堂小结
本节主要研究了聚变核反响的特点和条件，聚变反响要比裂变反响释放更多的能量，但它发生的条件是要到达几百万度的高温，因而聚变反响也叫热核反响.可控热核反响的研究和实验将为人类和平利用核能开发新的途径。
〔五〕作业：
完成课后练习
★教学体会
本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难到达清楚地解释全部过程。〞
在课堂教学过程中，结合内容的讲授，以史为鉴，虽着墨不多，却寓意深远，本节课正是以此为设计思想的：沿着科学家的足迹，剖析科学家的思维，领略科学家的创造；激发同学们的兴趣，培养同学们的能力，陶冶同学们的情操。